Секреция типа VI (T6S), совокупность – стремительное разрушение – убивает механизм, что, как обнаружили, существовал в практически четверти грамотрицательных бактерий, включая Вибрион cholerae – возбудитель заразы, что приводит к холере – и Pseudomonas aeruginosa, универсальный вредоносная бактерия, что может вызвать сепсис и функциональную недостаточность органа.Новое изучение из Принстонского и Базельского университета в Швейцарии продемонстрировало, что T6S, когда-то думал, дабы быть микробным супероружием, возможно мешать, в случае если группы целей достаточно бессчётные, в то время, когда наступление начинается. Не смотря на то, что организмы за пределами группы погибнут, защищенные внутренние клетки смогут умножиться достаточно скоро, дабы пополнить числа группы с внутренней части – кроме того к пункту, где количество целевого порождения превышает нападающие бактерии – и смерть числа не смогут вступить во владение.
Информируемый в издании PLOS Computational Biology, результаты – что объединил компьютерные моделирования с наблюдениями за живущими бактериями – имели возможность обеспечить познание, как клетки противостоят влиятельным агрессорам, которых ученые имели возможность применять, дабы развивать лечение против вредных микроорганизмов.«Наличие, T6S не оружие ‘Терминатора’, которое есть тем, на что было похоже первоначально и что думало большое количество людей», растолковал первый создатель Дэвид Боренштейн, партнер постдиссертации в Университете Льюиса-Сиглера Принстона Интегральной Геномики. «Мы сейчас считаем, что обстоятельство, у большего количества бактерий нет ее, пребывает в том, по причине того, что это – не обязательно хорошее оружие».Исследователи предполагают, что T6S возможно лишь случайным оружием, применяемым, дабы устранить определенные цели при определенных событиях, каковые окажут помощь не допустить случайное убийство удачных бактерий. Совокупность секреции кроме этого весьма энергоемкая, сообщил Боренштайн.
Так бактерии, надеющиеся, в первую очередь, на T6S, трудились бы, дабы всегда произвести токсины.«Думается, имеется определенные события, при которых T6S нужен», сообщил Боренштайн. «Это лишь включено и запущено волей-неволей в каждом направлении. Это – определенно что-то, что бактерии принимают ответ применять».
В новом повороте исследователи нашли, что у совокупности T6S кроме этого имеется потенциальная роль оборонительного оружия, в то время, когда клетки с T6S нападают на другие клетки, у которых кроме этого имеется он. Тогда как неуязвимый для их собственных совокупностей секреции, клетки смогут убить друг друга. Компьютерное моделирование продемонстрировало, что, в то время, когда T6S-снабженные бактерии напали на вторых, организмы с большинством населения добились успеха.
«В случае если у бактерий будут T6S и установленное население, для них будет намного легче обезопасисть от вторгающегося микроба, даже в том случае, если у нападавших будет он, кроме этого», сообщил Боренштайн. «Совокупность T6S – метод иметь резервную защиту, не создавая токсинов защиты все время и без злого умысла не убивая бактерии, каковые имели возможность бы быть удачными тем временем».Сплав лабораторной работы и моделирований – хорошая внимания особенность данной работы, которая имела возможность употребляться, дабы лучше изучить другие взаимодействия и биологические системы, сообщил Джефф Гор, адъюнкт-доктор физических наук в Массачусетском технологическом университете. Работа иллюстрирует, что неповторимые и возможно серьёзные идеи смогут появиться из обмена экспериментированием и компьютерным моделированием, сообщил Гор, что знаком с работой, но не был вовлечен в нее.
«Эта статья воображает превосходный пример объединения, биологически мотивировал моделирование с лабораторными опытами», сообщил Гор. «Это – сильный метод запроса, что, по-моему, имел возможность употребляться плодотворно, дабы растолковать много других биологических совокупностей. В частности, больше моделирования должно быть мотивировано, поразив результаты опыта, и больше количественных опытов должно быть мотивировано, поразив теоретические предсказания».
Боренштайн и соавтор Нед Уингрин, Говард А. Принстона. Предшествующий доктор наук Наук о жизни и учитель молекулярной биологии и Университета Льюиса-Сиглера Интегральной Геномики, сперва моделировал наступление клетками с T6S на клетках, уязвимых для совокупности секреции. Упругость целевых клеток была необычна, сообщил Боренштайн.«Явление, которое мы видели, подобно стаду животных, что несколько приятель около приятеля, в то время, когда хищники нападают – люди на внешней стороне, уязвима, но интерьер сообщества защищен», сообщил Боренштайн. «Но в этом случае, животные добычи на внутренней части скоро воспроизведены на протяжении нападения. в один раз были достаточно, не имело значения, какое количество хищники в том месте больше были – они не могли победить».
Марек Бэслер соавторов, учитель биологии, и аспирант Питер Рингель, оба в Базельском университете, удостоверились в надежности моделирования в лаборатории на живых бактериях, настроив V. cholerae против кишечной палочки бактерий, каковые уязвимы для T6S и нашли те же самые результаты. Статья 2013 года издала в издании Cell, на котором Бэслер первенствовал автором, вдохновил текущее изучение.Моделирования разрешили исследователям не, лишь надеются на их прошлую лабораторную работу, вместе с тем и знают теории, каковые было бы тяжело физически выполнить, сообщил Бэслер.
«Кроме того перед этим сотрудничеством, моя несколько и другие в области сделали определенные наблюдения, что мы растолковывали лишь интуитивно», сообщил Бэслер. «Одна красота этих моделирований пребывает в том, что возможно поменять параметры, каковые не столь легко поменять экспериментально, такие как темп убийства либо темп роста, и изучить то, что случилось бы на соревновании штаммов бактерий при совсем вторых условиях.«Во многих случаях метод, которым мы настраиваем отечественное опробование соревнования в лаборатории, неестествен; по собственной природе Вы чуть видите по экспоненте растущие бактериальные сообщества», сообщил он. «Но тут мы продемонстрировали, что клетки добычи смогут победить, переросши соревнование кроме того при том, что они всегда становятся убитыми. Я полагаю, что в будущем, мы найдём больше стратегий о том, как клетки добычи имеют дело с агрессорами».
Уингрин начал проект по окончании того, дабы просматривать газету Бэслера 2013 года. То изучение продемонстрировало, что, в то время, когда P. aeruginosa напал на V. cholerae и бактерии Acinetobacter baylyi – у которого кроме этого имеется совокупность T6S – они лишь обратились к применению T6S, в то время, когда они поняли, что их цели кроме этого применяли его. Уингрин начал думать, что, быть может, применение T6S отборное и что имеется затраты, и извлекает пользу, бактерии разглядывают, сообщил он. Он приблизился к Боренштайну, разработчику ПО, что проектировал программу моделирования называющиеся Наностих, что предвещает результаты биологических процессов.
«Мы скоро осознали, что пространственная структура соперничающих напряжений очень важна для результата – имеется критический размер области, выше которого выживут чувствительные колонии», сообщил Уингрин. «Настоящая биология неизменно более сложна, чем отечественные модели, так дабы подтвердить, что эта несложная мысль в действительности поддержала в настоящей совокупности, мы начали экспериментальное сотрудничество. [Бэслер и Рингель] наблюдения подтвердили отечественное основное предсказание – громадные колонии смогут пережить наступление, тогда как мелкие погибают».Динамическое, которое исследователи раскрыли кроме этого, имело возможность относиться к вторым естественным сценариям, в которых уязвимый организм стоит перед влиятельным нападавшим, таким как коралловые рифы, приложив все возможные усилия пробующие сопротивляться морским водорослям, сообщил Уингрин. Упругость для того чтобы организма имела возможность бы зависеть от упрочнения ее населения перед нападением и обеспечивая, что это может поддержать устойчивую регенерацию на протяжении нападения.Вправду, Гор сообщил, исследователи говорят о том, что мысли, такие как пространственная структура смогут заменить правила, каковые, как в противном случае предполагают, были верны.
«Учитывая, что создающие токсин напряжения смогут убить чувствительные к токсину напряжения, конечно высказать предположение, что производство токсина будет постоянно распространяться везде по населению», сообщил Гор. «Но эти исследователи показали, что будущее производства токсина в населении зависит критически от размера областей, каковые занимает каждое из этих напряжений.«Микробный мир полон примеров клеток, взаимодействующих богатыми методами, либо соревновательно либо совместно», сообщил он. «Эта работа выделяет, что диапазон того сотрудничества возможно крайне важным».